Inteligencia Artificial y Simulacin
El complejo ldico-militar
Si la guerra ha impulsado el desarrollo de la tecnologa, los
juegos han impulsado el desarrollo y el aprendizaje de las tcticas
de combate. Y viceversa.
Imagen de johngarghan en
http://www.flickr.com/photos/johngarghan/6820167473/s
La idea del complejo ldico-militar se ha obtenido del artculo
Theaters of war: the military-entertainment complex
http://www.stanford.edu/class/sts145/Library/Lenoir-Lowood_TheatersOfWar.pdf
que al parecer fue quien cre el trmino
Tambin recientemente se ha publicado un artculo en salon.com
sobre el tema
http://www.salon.com/2013/09/19/shall_we_play_a_game_the_rise_of_the_military_entertainment_complex/
por lo que es de todal actualidad.
Todo lo que no es guerra, es simulacin
Una simulacin es un modelo de la realidad.
Los juegos de guerra o kriegspiel se introdujeron en el siglo
XIX por parte de von Reiswitz (padre e hijo) para entrenar al
ejrcito prusiano.
Artculo http://en.wikipedia.org/wiki/Kriegsspiel_%28wargame%29
de la wikipedia para informacin general.
Imagen de hg wells de http://www.filfre.net/2011/07/22/Y la
puesta de http://boardgamegeek.com/boardgame/16957/kriegsspiel
La madre de todas las simulaciones
Imagen de la mesa original de von Reiswitz en Boardgamegeek
http://boardgamegeek.com/image/656008/kriegsspiel?size=original Von
Reiswitz cre el trmino Kriegspiel o juego de guerra con el objetivo
de entrenar a oficiales prusianos y entretener al rey Federico
Guillermo III
http://en.wikipedia.org/wiki/Kriegsspiel_%28wargame%29
Autores como H.G. Wells, el de La guerra de los mundos, tambin
cre un manual para juegos de suelo llamado Little wars
http://en.wikipedia.org/wiki/Little_Wars
Las leyes de Lanchester
Modelo numrico del resultado de una batalla
Leyes lineales (combate uno contra uno) o cuadrticas (con armas
de fuego).
Un modelo numrico se acerca a la creacin de oponentes
automticos.
Imagen de la wikipedia
http://en.wikipedia.org/wiki/Lanchester_laws
Previamente los resultados de los combates se basaban en la
suerte o en un rbitro que decidiera qu pasaba. Con estas ecuaciones
se podan modelar de forma ms o menos precisa masas de combatientes
y predecir el resultado; tambin se podan modelizar y simular
diferentes situaciones y calcular, a mano o a mquina, tal
resultado. Lanchester lo desarroll en 1916 y lo aplic, por ejemplo,
a las tcticas de Nelson en Trafalgar, pero tambin se puede ajustar
a Iwo Jima, Las rdenas y Kursk. En general, grandes masas de
combatientes. Sobre los modelos de combate de Lanchester
http://arxiv.org/abs/math.HO/0606300 y mucho ms interesante este
artculo de Gamasutra donde comenta el papel de Lanchester en la
creacin del campo completo de la investigacin operacional, que dara
lugar ms adelante a la IA.
Pero tenemos una solucin para ello
El fabricante le regal al MIT un PDP-1 en 1961.
Cay en manos del Hingham Institute Study Group on Space
Warfare.
Lo primero que se les ocurri fue crear Spacewar!
Naci el primer videojuego y era un juego de guerra.
La imagen de la wikipedia
http://en.wikipedia.org/wiki/Spacewar_%28video_game%29La historia
de un artculo de la semana pasada en Salon:
http://www.salon.com/2013/09/19/shall_we_play_a_game_the_rise_of_the_military_entertainment_complex/
En realidad, los primeros surgieron antes; en 1952 se hizo un
tres en raya grfico (OXO) y en 1958 algo similar con una
computadora analgica. Hay todo un debate sobre el tema, pero s es
posible que este juego de guerra fuera de los 10 primeros
http://en.wikipedia.org/wiki/First_video_game
La simulacin del pensamiento humano
Captura de la pantalla del artculo original de Newell y Simon,
en un documento de la corporacin RAND disponible en
http://doi.library.cmu.edu/10.1184/pmc/simon/box00006/fld00416/bdl0001/doc0001
Rand tuvo a los padres de la doctrina de la Destruccin mutua
asegurada http://en.wikipedia.org/wiki/RAND_Corporation que, hasta
cierto punto, se basa en la ecuacin de Lanchester. Newell y Simon
se consideran padres de la inteligencia artificial.
Piensan, luego piensan
[The] technological advances that are necessary topermit a
theory of thinking to be formulated and tested have occurred....It
was natural to ask whether such a machine could perform some of the
more general symbol-manipulating processes required for thinking
and problem solving as well as the very specialized processes
required for arithmetic.The answer, as we shall see, is "yes."
Frases sacadas del artculo mencionado. Parece algo natural
ahora, pero expresar los procesos de pensamiento como programas y
previamente como procesos de manipulacin de smbolos no es trivial.
El hacerlo as dio lugar a la inteligencia artificial, o el arte y/o
tcnica de hacer que las mquinas piensen como los humanos.
El pez chico se come al grande
Slo a veces.
Batalla de Lissa, 7 acorazados + 6 cruceros austracos vencieron
a 12+10 italianos.
Es necesaria representacin a nivel individual de los agentes de
la batalla.
La imagen es de la pintura Tegethoff en la batalla de Lissa, por
Anton Romako, la foto es ma. Ms sobre la batalla en
http://en.wikipedia.org/wiki/Battle_of_Lissa_%281866%29
En realidad, los austriacos lograron aislar una parte ms pequea
de la fuerza italiana. Y los italianos tenan muy mala puntera.
Pero, an as, pone de manifiesto la importancia de decisiones
personales e, incluso, moral y habilidad en el resultado de una
batalla, ms que la fuerza militar pura. La incapacidad de los
modelos de Lanchester para explicar en general esto, como explica
Stoykov en http://www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a479996.pdf
USING A COMPETITIVE APPROACH TO IMPROVE MILITARY SIMULATION
ARTIFICIAL INTELLIGENCE DESIGN llev a la creacin de nuevos modelos
basados en los sistemas complejos adaptativos (CAS).
Esto no encaja
No-linealidad de los resultados del combate.
Aspectos cognitivos: sobrecarga de informacin, aprendizaje.
Aspectos psicolgicos: moral.
Comportamientos emergentes: liderazgo, agrupamiento,
improvisacin.
Imagen de Klinger en M*A*S*H tomada de
http://wherearemykeys.typepad.com/where_are_my_keys/2011/10/bad-news-for-klinger.html
Nuevos modelos para nuevos juegos
First-Person Shooters.
Real-Time Strategy.
Simuladores de vuelo.
De la masa al individuo.
De las simulaciones militares a los juegos y viceversa. De World
of Warcraft a SIMNET.
Imagen de America's Army de
http://screenshots.teamxbox.com/screen/36868/Americas-Army-Rise-of-a-Soldier/
un juego basado en el motor del Unreal y comisionado por el DoD
americano para que refleje armas, tcticas y el mximo realismo. Y
usado para entrenar a ejrcito y marines. Los marines, segn cuenta
en Theaters of war
http://www.stanford.edu/class/sts145/Library/Lenoir-Lowood_TheatersOfWar.pdf
crearon un MarineDoom modificando Doom.
Pero los enemigos son bastante tontos.
Inteligencia artificial: guin.
Comportamientos repetitivos.
Inteligencia = conocimiento del jugador y rapidez.
Non-playing-characters = Bots
Imagen copiada de
http://www.giantbomb.com/profile/retrovirus/blog/hot-keys-age-of-empires/90406/
Haciendo los juegos ms inteligentes
Agentes autnomos o semi-autnomos: semi-automated forces
Aprendizaje, Data mining de comportamiento del usuario.
Generacin de terrenos interactiva.
Estrategias multinivel.
Entity Composer
Unit Composer
Imagen obtenida de The Three-Block War Modeled in OneSAF, Oanh
Tran, LTC John Surdu, Doug Parsons de
http://www.onesaf.net/community/documents/Papers_Presentations/Published/IITSEC05_1977_ThreeBlockWar.pptQue
muestra como se pueden hacer simulaciones de situaciones urbanas,
complejas, con CGF (computer generated forces) que se adapten a
situaciones y al terreno y sean capaces de reaccionar a situaciones
inesperadas.
Diferentes tcnicas
Sistemas expertos: razonamiento automtico a partir de
reglas.
Algoritmos evolutivos: algoritmos de bsquedas inspirados por la
teora de la evolucinEvolucin de poblaciones de soluciones.
Algoritmos de colonia de hormigas: bsqueda en grafos
(redes).
Redes neuronales: inspiradas por modelos del cerebro, sistemas
para aprendizaje y reconocimiento de patrones.
Guerra planetaria, de nuevo.
Usando algoritmos genticos para optimizar estrategias.
Galcon o Planet Wars es un juego de estrategia elegido por
Google para el Google AI challenge hace un par de aos. En el grupo
hemos publicado diferentes artculos que tratan de optimizar las
estrategias del juego usando algoritmos
genticos:http://geneura.wordpress.com/2012/02/15/optimizacion-evolutiva-de-bots-para-el-juego-planet-wars/Publicado
en diferentes conferencias y revistas.
Neuronas patinando
Permite entrenar en situaciones especficas agentes que
reaccionarn de forma autnoma.
Usa Map-Aware Non-Uniform Automata
Mltiples agentes: situacin, misin...
Redes neuronales para prediccin de maniobras en combate areo
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0898122192902176Tambin
para modelar pequeas unidades militares: A multi-agent architecture
for modelling and simulation of small military unit combat in
asymmetric warfare
Ibrahim Cila, Murat
Malab,http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0957417409005521
Hormigas y otros insectos pueden resolver:Bsqueda del camino ms
corto.
Mantenimiento de la temperatura.
Reunir cadveres y pastorear fidos.
Estropear los pcnics y barbacoas.
Colonia de hormigas
Pongmosle nombre
Pierre-Paul Grass propuso la stigmergia como un mecanismo de
cooperacin mediado por el entorno.
Evita la necesidad de control central.
Explica el estropeamiento de pcnics a travs de un mecanismo de
exploracin-explotacin
Being a good scientist in one area does not make him a good
scientist always: he's neo-Lamarckian, and has been often quoted in
anti-darwinists and intelligent design contexts.
Descentralizando
Jean-Louis Deneubourg propuso un modelo de agrupamiento basado
en estigmergia.
Prob que las hormigas reales optimizaban caminos.
ConstantsNumber of items
Pp is picking probability, Pd dropping probability. Ks are
constant that must be tuned. F is a function of the number of
items.
Pero todava no hay ms...
Marco Dorigo propuso en su tesis el AntSystem para resolver el
problema del recorrido del viajante.
Imagen de la Wikipedia
http://en.wikipedia.org/wiki/Travelling_salesman_problem
Eleccin del camino basado en feromonas
Pheromone path?!
Vamos de paseo...
Suelta una poblacin doe hormigas.
Sigue un camino de i a j dependiendo deFeromonas
Distancias
La feromona se evapora.
Descarga feromonas en el camino elegido.
Vuelta al principio.
Rt66
Oh, no! Son ellas!
Las hormigas son las nicas criaturas de la tierra, aparte del
hombre que van a la guerra. Hacen campaas, son agresoras crnicas,
capturan esclavos
Military pathfinding problem
ManoeuvreMotionFire
Movindose en un simulador
Cada unidad tendr los parmetros habituales de una compaa de
infantera.Despliegue, gastos de combustible.
Unidad mnima que puede moverse y disparar.
Siguiendo doctrina militar
Cul es el objetivo?
Dal alguna inteligencia a simuladores militares.
Usara como ayuda en juegos de guerra.
Incorporacin a dispositivos mviles para ayuda a la decisin.
Compaa de hormigas acorazadas: problema multiobjetivo
Hay dos objetivos: Seguridad: bajas no de combate (relacionadas
con el terreno)
Velocidad: minimizar el camino al objetivo (cuanto ms corto,
mejor).
It's like a classical travelling salesman problem, but with a
bigger search space, and with more restrictions on each city; it's
more difficult to arrive at one than at others.
Imagen de la wikipedia,
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Badajoz-battle.jpg
Por qu hormigas?
Otros algoritmos clsicos usados con anterioridad.
Idea inicial: representar las unidades con hormigas
simuladas.
Algoritmos de hormigas se pueden extender a otras situaciones:
dinmicas, diferentes escalas...
Objetivos del algoritmo CHAC
Una sola unidadNiveles de salud y recursos.
Desarmada.
Movindose de un origen a un destino en el mapa.
Se conoce al enemigo y las zonas de impacto de armas.
Condiciones tan reales como sea posible.
Clulas de 500 metros.
Tratando de recorrer el mapa
Curso de aguaPlanicieValleColinaObstculoEnemigo y zona de
impacto de armasBosqueComienzoObjetivo
Algunos resultados
CSTR reglaDSTR reglaMs rpido(=0.9)Ms seguro(=0.1)Ff = 70.0, Fs=
195.2Ff = 79.0, Fs= 367.9Ff = 71.5, Fs= 66.6Ff = 104.0, Fs= 69.4500
iteraciones20 hormigas
Misin cumplida
Misin tambin cumplida
Muchas gracias por su atencin
Una guerra de Cuba con submarinos, dirigibles a radiocontrol y
computadoras? Historia lgico natural 1.02 en
http://compra.historialn.es
Alguna pregunta?
Juan Julin MereloDepto. Arquitectura y Tecnologa de
ComputadoresUniversidad de Granadahttp://geneura.wordpress.com
26/Sept/2006
Curso mixto UGR/MADOC simulacin
